實驗二：頻率響應(yīng)測試

1、成績 北 京 航 空 航 天 大 學(xué)自動控制原理實驗報告 院（系）名稱 自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院 專業(yè)名稱 自動化 學(xué)生學(xué)號 13191006_ 學(xué)生姓名_ 萬赫_ 指導(dǎo)老師_ 王艷東 自動控制與測試教學(xué)實驗中心實驗二 頻率響應(yīng)測試實驗時間 2015.11.13 實驗編號 30 同組同學(xué) 無 一、實驗?zāi)康?、掌握頻率特性的測試原理及方法2、學(xué)習(xí)根據(jù)所測定出的系統(tǒng)的頻率特性，確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法目的。二、實驗內(nèi)容1. 測定給定環(huán)節(jié)的頻率特性。 2. 系統(tǒng)模擬電路圖如下圖：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：取R=100K，則G(s)= 取R=200K，則G(s)=取R=500K，則G(s)= 若

2、正弦輸入信號為Ui(t)=A1Sin(t),則當(dāng)輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，其輸出信號為Uo(t)=A2Sin(t+)。改變輸入信號頻率f=值，便可測得二組A1/A2和隨f(或)變化的數(shù)值，這個變化規(guī)律就是系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性。三、實驗原理1. 幅頻特性即測量輸入與輸出信號幅值A(chǔ)1及A2，然后計算其比值A(chǔ)2/A1。 2. 實驗采用“李沙育圖形”法進(jìn)行相頻特性的測試。設(shè)有兩個正弦信號: X(t)=XmSin(t) ， Y(t)=YmSin(t+) 若以X(t)為橫軸，Y(t)為縱軸，而以作為參變量，則隨著 t的變化，X(t)和Y(t)所確定的點的軌跡，將在X-Y平面上描繪出一條封閉的曲線。這個圖形就是物

3、理學(xué)上成稱為的“李薩如圖形”。3.相位差角的求法: 對于X(t)=XmSin(t)及Y(t)= YmSin(t)當(dāng)t=0時，有 X(0)=0 ；Y(0)=Ym Sin()即=ArcSin（Y(0)/ Ym）, 0/2時成立在該實驗中，輸入信號的賦值由軟件設(shè)定，即在K=2時，輸入幅值為2V；在K=5時，輸入幅值為1V。而Ac=Ym，為李薩如圖上最高點對應(yīng)的縱坐標(biāo)的值。Y0為在x=0時對應(yīng)的Y值。實驗中李薩如圖如下： 用坐標(biāo)讀取按鈕 可以讀出相應(yīng)值 四、實驗設(shè)備1.HHMN-1型電子模擬機一臺。2.PC機一臺。3.數(shù)字式萬用表一塊。五、實驗步驟1. 畫出系統(tǒng)模擬運算電路圖，標(biāo)出電阻、電容的取值。

4、2. 觀察出K=1和K=2兩種情況下的李薩育圖形。3. 填寫實驗數(shù)據(jù)表格。4. 用測量的實驗數(shù)據(jù)分別計算出兩種系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的參數(shù)，并確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。5. 分析實驗數(shù)據(jù)，就理論值與實測值的差異進(jìn)行分析，說明誤差產(chǎn)生的原因。6、 實驗結(jié)果1.K=1實驗數(shù)據(jù)K=1時李沙如圖形 12.K=2實驗數(shù)據(jù)K=2時李沙如圖形 1七、結(jié)果分析當(dāng)K=1時，= 90°時，=9.5，Ac/Ar=1.1315代入公式，得d=8.522=0.4419反推得傳遞函數(shù)為：G（s）=當(dāng)K=2時，=90°時，=13.5，Ac/Ar=1.5285代入公式，得d=12.757=0.3271反推得傳遞函數(shù)為：G（s）= 由實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)時,沒有從=90°的點向兩邊取值,故造成了圖像的形狀集中在0到1很小的范圍內(nèi)波動,沒有看出整體的變化趨勢。其次，由于是偏向減小的方向采集的數(shù)據(jù)，使得畫幅頻和相頻曲線時候，只是向一個方向的顯示結(jié)果。 對于傳遞函數(shù)來說，誤差主要來于元器件的老化和在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換時的誤差，并且，由于在提取點時候，鼠標(biāo)取點存在一定的誤差，故使得在反推傳遞函數(shù)時，產(chǎn)生了區(qū)別。八、收獲、體會及建議本次試驗學(xué)會了使用李沙育圖形測量相位的方